Die Transduktion ist eine Form des horizontalen Gentransfers bei Bakterien, bei der DNA über Bakteriophagen von einer Spenderzelle auf eine Empfängerzelle übertragen wird. Sie wurde 1952 von Joshua Lederberg und Norton Zinder an Salmonella entdeckt.
Während des lytischen Zyklus wird die Bakterien-DNA durch Phagenenzyme zerstückelt. Beim Verpackungsprozess (DNA-Packaging) können versehentlich Bruchstücke der bakteriellen DNA statt Phagen-DNA in das Capsid eingeschlossen werden – es entstehen Pseudovirionen. Diese sind äußerlich vollständige Phagen, enthalten jedoch nur Wirts-DNA. Bei der Infektion eines neuen Bakteriums injizieren sie diese Wirts-DNA, die per homologer Rekombination in dessen Chromosom integriert werden kann.
Bei lysogenen Phagen (z. B. λ) integriert sich das Phagengenom als Prophage an einer spezifischen Stelle (attB) in das Wirtschromosom. Beim späteren Ausschneiden (Excision) kann ein angrenzendes Wirtsgen (z. B. gal oder bio) mit ausgeschnitten und in neue Phagen verpackt werden. Diese übertragen dann gezielt diese Gene – daher der Name „spezielle“ (oder restriktive) Transduktion.
1. Adsorption an Spenderbakterium und Injektion der Phagen-DNA.
2. Lytischer oder lysogener Vermehrungszyklus.
3. Verpackung von Wirts-DNA in Capside (zufällig oder spezifisch).
4. Lyse der Spenderzelle und Freisetzung der Phagenpartikel.
5. Infektion einer neuen Empfängerzelle und Injektion der bakteriellen DNA.
6. Rekombination ins Empfängerchromosom.
Transduktion erhöht die genetische Variabilität bakterieller Populationen und beschleunigt die Verbreitung von Antibiotikaresistenzgenen sowie Virulenzfaktoren (z. B. das Choleratoxin-Gen wird durch den CTXφ-Phagen übertragen). In der Genetik dient sie zur Kartierung eng benachbarter Gene (Co-Transduktionshäufigkeit).
Anders als bei der Konjugation (Plasmidübertragung über Sexpilus) und der Transformation (Aufnahme freier DNA aus der Umgebung) benötigt die Transduktion einen Phagen als Vektor und keinen direkten Zellkontakt.
Zusammenfassung: Transduktion = Gentransfer zwischen Bakterien durch Phagen. Allgemeine Transduktion entsteht zufällig im lytischen Zyklus, spezielle Transduktion gezielt beim Ausschneiden eines Prophagen.
Abitur-Tipp: Unterscheide klar Transformation, Konjugation und Transduktion – nur Letztere benötigt einen Phagen als Vektor.